1 引言
電力系統是一個動態平衡系統,發輸變電與配用電必須時刻保持平衡。而風能是一種間歇性能源,且風速預測存在一定的誤差,因此風電場不能提供持續穩定的功率,發電穩定性和連續性較差。在傳統的電力系統中,任何微小擾動引起的動態不平衡功率都會導致機組間的振蕩,大容量儲能系統與風電機組結合, 可以有效抑制或緩解風電的波動性,減小風電對電網的影響。而只要儲能裝置容量足夠大而且響應速度足夠快,就可以實現任何情況下系統功率的完全平衡,這是一種主動致穩電力系統的思想[1]。由于這種與儲能技術相關的穩定控制裝置不必和發電機的勵磁系統共同作用,因此,可以方便地使用在系統中對于抑制振蕩來說最有效的部位。同時,由于這種穩定控制裝置所產生的控制量可直接作用于導致系統振蕩的源頭, 對不平衡功率進行精確的補償,可以較少甚至不考慮系統運行狀態變化對控制裝置控制效果的影響,因此裝置的參數整定非常容易,對于系統運行狀態變化的魯棒性也非常好。
2 電池儲能技術國內外發展現狀
近年來,日本、美國以及歐洲等發達國家對電池儲能技術投入較大,技術領先。日本在鈉硫電池的研究與應用方面走在世界前列,日本礙子(NGK INSULATORS)從阿聯酋阿布扎比水電局獲得300 MW NAS電池系統和中央監控系統的訂單。2009 年松下和松下電工與丹麥電力公司SEAS-NVE 共同啟動旨在實現智能電網的實證實驗。東芝于2010 年宣布接到沖繩電力2010 年秋季將在宮古島開始的“離島微型電網系統實證試驗”相關設備的訂單,將構建以蓄電池平衡功率變動劇烈的可再生能源負荷的新一代電力系統。
三洋電機也在其“加西綠色能源園”導入了1.5 MW·h 的鋰離子電池,其他廠商也在積極參與電池儲能項目。
歐美方面,2001 年,加拿大VRB Power Systems 公司在南非建造了250 kW 的全釩液流儲能電池示范系統,實現了全釩液流儲能電池的商業化運營。VRB Power Systems 公司為澳大利亞Hydro Tasmania on King Island 公司建造的與風能發電配套的全釩液流儲能電池于2003 年11 月完成,該系統儲能容量為800 kW·h,輸出功率為250 kW。2004 年2 月,VRB Power Systems 公司又為castle Valley,Utah Pacific Corp 公司建造了輸出功率250 kW,儲能容量2 MW·h 的全釩液流儲能電池系統。2006 年底該公司開始為愛爾蘭建設迄今為止國際上最大的額定輸出功率2 MW(脈沖輸出功率3 MW),儲能容量12 MW·h 全釩液流儲能電池系統。美國利用日本住友電氣工業公司和VRB Power Systems 公司的技術,分別建立了2 MW 和6 MW的全釩液流儲能電池示范運行系統。
英國的Innogy 公司2000 年8 月開始建造第一座商業規模的發電儲能調峰演示電廠,它與一座680 MW燃氣輪機發電場配套,該電能存儲系統儲能容量為120 MW·h,可滿足10 000 戶家庭一整天的用電需求。
德國EVONIK 工業股份公司宣布將聯合戴姆勒汽車公司等研發機構共同開發適用于風能和太陽能發電的大容量、低成本儲存的鋰離子電池電站,先期計劃在德國西部的薩爾州建造一個功率為1 MW 的儲能裝置。
在大規模電池儲能裝置技術方面,我國起步較晚,與國外發達國家還有較大差距,主要表現在:一是設備容量規模還較小;二是設備的壽命短、利用效率低;三是設備的智能化水平薄弱。在儲能應用方面我國距國外先進水平差距也很大,國外已經有數十套儲能電站投入運行,國內還沒有大容量電池儲能裝置的示范工程投入運行。
目前,我國電池儲能的應用規模還很小,但隨著國家能源政策的調整和節能環保政策逐步落實,其應用規模預計也將逐步擴大。上海市電力公司已經建設包括漕溪站、前衛站、白銀站三個儲能示范電站,電力調度中心可以直接通過電網儲能管理系統對分布于各地的儲能站實施統一調度與遠程監控。BYD 在深圳龍崗建立了一座1 MW(4 MW·h)儲能電站。
國家電網所屬的新源控股有